基於數位訊號處理的管道內部檢測系統的製作方法
2023-06-27 00:19:56
專利名稱：基於數位訊號處理的管道內部檢測系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及管道內部檢測技術領域，具體來說，本實用新型涉及一種基於數位訊號處理的管道內部檢測系統。
背景技術：
管道內部影像檢測儀主要用於城市地下管網損裂洩漏後的應急檢測搶修及常規檢測維護，GIS系統數據採集，檢測地下管網的內部質量、使用狀態及管網中管道的埋設深 度及走向等。原有管道內部影像檢測儀主要採用攝像機與可在管道內行走的機器人相配合檢測管道內部的破損情況，並通過有線方式把採集的管道內部影像傳輸給待測管道外端的監視器進行實時顯示，施工人員和檢測人員可以通過監視器觀察到管道內部的真實情況，並能通過前端傳感器了解管道內部各種環境狀態。圖I為現有技術中一種管道內部影像檢測儀的結構示意圖。如圖I所示，該管道內部影像檢測儀100可以包括主控機110;操縱架120，通過10米電纜與主控機110相連接；爬行器130，與操縱架120相連接；以及攝像頭140，與爬行器130相連接。其中，主控機110包括燈光電壓自復位開關101 ；電機電流自復位開關102 ；爬行器電機驅動單元103 ；燈光步進調節單元104 ；光電耦合單元105，分別與燈光電壓自復位開關101、電機電流自復位開關102、爬行器電機驅動單元103和燈光步進調節單元104相連接；脈衝計數單元106，分別與燈光電壓自復位開關101、電機電流自復位開關102、爬行器電機驅動單元103和燈光步進調節單元104相連接；MCU控制單元107，分別與脈衝計數單元106和光電耦合單元105相連接；視頻採集單元108，分別與燈光電壓自復位開關101、電機電流自復位開關102、爬行器電機驅動單元103和燈光步進調節單元104相連接；工控機109，分別與MCU控制單元107和視頻採集單元108相連接；以及液晶顯示屏111，與工控機109相連接。另外，操縱架120包括150米合成電纜121分別與爬行器130和10米電纜相連接；旋轉角編碼模塊器122 ;以及RS232接口 123，分別與旋轉角編碼模塊器122和10米電纜相連接。但是，原有管道內部影像檢測儀存在以下的主要問題(1)視頻影像解析度低，錄像質量不穩定；(2)人機界面不友好，設備笨重，操作不靈活；(3)設備不帶外部接口，無法進行功能擴展；(4)功率傳輸方式效率低，線上能量損耗大；(5)工程現場管道內部影像數據編輯和表格分析能力不足。因此，如果能夠提供強大的工程現場管道內部影像編輯處理能力，並具有更加友好的人機操作界面，將極大地提高管道檢修人員的工作效率並節約市政維護成本。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種基於數位訊號處理的管道內部檢測系統，能夠提供強大的工程現場管道內部影像編輯處理能力，並具有更加友好的人機操作界面，達到工程現場實時記錄和處理管道病害的功能。為解決上述技術問題，本實用新型提供一種基於數位訊號處理的管道內部檢測系統，包括主控機；操縱架，通過電纜與所述主控機相連接；爬行器，分別與所述主控機和所述操縱架相連接；以及前端探頭，與所述爬行器相連接；其中，所述主控機包括DSP視頻編輯處理單元；工控機，與所述DSP視頻編輯處理單元相連接；液晶顯示屏，與所述工控機相連接；工業CAN接口卡，與所述工控機相連接；PWM電機驅動模塊，與所述DSP視頻編輯處理單元相連接；燈光碟機動模塊，與所述DSP視頻編輯處理單元相連接；升降臺驅動模塊，與所述DSP視頻編輯處理單元相連接；第一 CAN總線收發器，分別與所述工業CAN接口卡、所述PWM電機驅動模塊、所述燈光碟機動模塊和所述升降臺驅動模塊相連接；DSP主控制器，與所述第一 CAN總線收發器相連接；以及鍵盤控制模塊，與所述DSP主控制器相連接。 可選地，所述操縱架包括長距離合成電纜；測距模塊，與所述長距離合成電纜相連接；以及第二 CAN總線收發器，與所述第一總線收發器相連接。可選地，所述爬行器包括坡度傳感器模塊；爬行器單元；第三CAN總線收發器，分別與所述坡度傳感器模塊、所述爬行器單元和所述第一CAN總線收發器與所述第二 CAN總線收發器相連接；以及前端探頭控制模塊，與所述第三CAN總線收發器相連接。可選地，所述前端探頭包括[0051]升降臺；[0052]聲納探頭；外部環境探頭；以及旋轉攝像頭；其中，所述升降臺、所述聲納探頭、所述外部環境探頭以及所述旋轉攝像頭分別與所述前端探頭控制模塊相連接。可選地，所述長距離合成電纜的長度為150米。可選地，所述DSP視頻編輯處理單元、所述工控機和所述液晶顯示屏組成所述管道內部檢測系統的工控計算機單元，所述工控計算機單元位於一控制機箱內。與現有技術相比，本實用新型具有以下優點本實用新型通過DSP主控硬體界面或工控機軟體界面的操作對系統各硬體功能進行控制，對城市地下管道內部狀況檢測並在工程現場對採集的管道內部影像進行實時圖像和數據的編輯處理，達到工程現場就能實時採集數據和處理管道病害的使用要求。本實用新型解決了原有產品視頻解析度低、擴展能力差、人機界面操作不友好和實時圖像與數據編輯處理能力不足等問題，是輕便、智能化的模塊化檢測設備，結合現代計算機與CAN總線通訊技術，進行工程現場智能化數據採集，並向操作人員提供直觀的管道內部探測結果。
本實用新型的上述的以及其他的特徵、性質和優勢將通過
以下結合附圖和實施例的描述而變得更加明顯，其中圖I為現有技術中一種管道內部影像檢測儀的結構示意圖；圖2為本實用新型一個實施例的基於數位訊號處理的管道內部檢測系統的結構示意圖；圖3為本實用新型一個實施例的基於數位訊號處理的管道內部檢測系統的軟體設計流程圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例和附圖對本實用新型作進一步說明，在以下的描述中闡述了更多的細節以便於充分理解本實用新型，但是本實用新型顯然能夠以多種不同於此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本實用新型內涵的情況下根據實際應用情況作類似推廣、演繹，因此不應以此具體實施例的內容限制本實用新型的保護範圍。圖2為本實用新型一個實施例的基於數位訊號處理的管道內部檢測系統的結構示意圖。如圖2所示，該基於數位訊號處理的管道內部檢測系統200可以包括主控機201、操縱架202、爬行器203以及前端探頭204。其中，操縱架202通過電纜與主控機201相連接；爬行器203分別與主控機201和操縱架202相連接；前端探頭204與爬行器203相連接。其中，主控機201可以包括DSP視頻編輯處理單元2010、工控機2011、液晶顯示屏2012、工業CAN接口卡2013、PWM電機驅動模塊2014、燈光碟機動模塊2015、升降臺驅動模塊2016、第一 CAN總線收發器2017、DSP主控制器2018和鍵盤控制模塊2019。工控機2011與DSP視頻編輯處理單元2010相連接；液晶顯示屏2012與工控機2011相連接；工業CAN接口卡2013與工控機2011相連接；PWM電機驅動模塊2014與DSP視頻編輯處理單元2010相連接；燈光碟機動模塊2015與DSP視頻編輯處理單元2010相連接；升降臺驅動模塊2016與DSP視頻編輯處理單元2010相連接；第一 CAN總線收發器2017分別與工業CAN接口卡2013、PWM電機驅動模塊2014、燈光碟機動模塊2015和升降臺驅動模塊2016相連接；DSP主控制器2018與第一 CAN總線收發器2017相連接；鍵盤控制模塊2019與DSP主控制器2018相連接。操縱架202可以包括長距離合成電纜2020、測距模塊2021和第二 CAN總線收發器2022。其中，長距離合成電纜2020的長度可以為150米；測距模塊2021與長距離合成電纜2020相連接；第二 CAN總線收發器2022與第一總線收發器2017相連接。 爬行器203可以包括坡度傳感器模塊2030、爬行器單元2031、第三CAN總線收發器2032和前端探頭控制模塊2033。其中，第三CAN總線收發器2032分別與坡度傳感器模塊2030、爬行器單元2031和第一 CAN總線收發器2017與第二 CAN總線收發器2022相連接；前端探頭控制模塊2033與第三CAN總線收發器2032相連接。前端探頭204可以包括升降臺2040、聲納探頭2041、外部環境探頭2042和旋轉攝像頭2043。其中，升降臺2040、聲納探頭2041、外部環境探頭2042以及旋轉攝像頭2043分別與前端探頭控制模塊2033相連接。在本實施例中，主控機201中的DSP視頻編輯處理單元2010、工控機2011和液晶顯示屏2012組成管道內部檢測系統200的工控計算機單元205，工控計算機單元205位於一控制機箱內。在本實施例中，PWM電機驅動模塊2014、燈光碟機動模塊2015、測距模塊2021、前端探頭控制模塊2033等可以組成功能模塊單元。各模塊之間均採用CAN總線進行通信控制。本實用新型的軟體將攝像頭傳回的模擬視頻信號轉換成數字視頻信號，實時地顯示在顯示屏上，並且具有視頻錄像、視頻回放、抓拍圖像等功能。本實用新型能通過工控機CAN總線接口和DSP主控制單元進行通信，控制檢測儀硬體功能的實現。本實用新型的軟體界面(未圖示)描述如下主界面分為軟體菜單區和視頻顯示區兩大部分。軟體功能區集中了該軟體的所有功能按鍵，包括視頻錄像，視頻回放，圖片抓拍，圖片瀏覽，信息編輯，系統參數設置，畫面亮度、對比度、飽和度和色調調節，外部環境信息測量功能，系統硬體控制功能。軟體還具有數據編輯功能，通過快捷操作，可以完成視頻錄像、視頻標註、抓拍圖片、圖片瀏覽、視頻回放、視頻轉換、刻錄光碟幾個用戶常用的操作。圖3為本實用新型一個實施例的基於數位訊號處理的管道內部檢測系統的軟體設計流程圖。如圖3所示，該軟體設計流程包括執行步驟S301，啟動DSP視頻採集卡；執行步驟S302，初始化系統設置；執行步驟S303，進行各功能任務，包括視頻預覽、開始錄像、視頻回放、抓拍圖片、圖片瀏覽、信息查詢、系統設置、畫面調節、顯示時間、顯示距離、標註字符、外部硬體控制、環境信息測量、攝像頭復位設置以及電機過載保護等；執行步驟S304，判斷是否需要退出程序，若需要退出，則整個流程結束；若不需要退出，則流程返回步驟S303，繼續工作。在本實施例中，各子功能模塊的詳細說明如下I.視頻錄製進行高清視頻的壓縮和存儲，將當前所採集資料實時保存於硬碟中，壓縮格式為H. 264。2.視頻回放進行錄像文件的瀏覽和回放。3.圖片抓拍實時視頻顯示或回放狀態下，對視頻圖像的抓拍，抓拍的圖像保存在硬碟上，格式 為BMP位圖。4.圖片瀏覽對抓拍到的圖片進行順序瀏覽或選擇瀏覽，可以對圖片進行放大和縮小操作。5.信息記錄或查詢進行每次工程前的備忘信息錄入和以往工程信息查詢。6.系統參數設置主要包括三個部分，視頻錄像管理，時間、距離顯示顏色、格式，路徑設置。視頻錄像管理用來設置錄像質量。路徑設置用來更改錄像和圖片的保存路徑。7.信息疊加功能在視頻畫面上疊加時間日期信息、攝像頭前進的距離信息，以及用戶通過鍵盤在視頻畫面上標註字符。可以設置時間、距離和標註字符的顯示顏色，考慮到不同國家的習慣，時間顯示格式可以調整，距離顯示可以進行長度單位的公英制轉換。8.視頻參數設置便於用戶進行亮度、對比度、飽和度、色調調節。9.軟體界面播放功能進行錄像回放控制，比如說暫停、快進、後退、幀進、停止、播放,也可拖動滾動條來播放視頻。10.硬體控制功能主要完成攝像頭焦距控制和控制爬行器前進、停止和後退，以及外部環境傳感器的工作狀態。使用戶通過軟體來控制硬體功能的實現。11.旋轉攝像頭自動復位功能主要是便於用戶根據使用實際情況調整旋轉攝像頭復位位置。用戶可以分別調整PAN和ROTATE旋轉時間，範圍在0到128之間，若旋轉攝像頭的旋轉角度距離中線偏大，則減少相應的數值，若旋轉攝像頭的旋轉角度距離中線偏小，則增大相應的數值，用戶可以不斷執行以上操作，直到旋轉攝像頭復位位置達到要求。12.電機過載制動保護功能當爬行器電機過載，爬行器停止，軟體主界面上出現提示對話框，在30秒內前進和後退按鍵失效，30秒後電機過載保護取消，電機恢復正常工作。13.管道內部環境信息測量功能選擇是否在爬行器行進過程中同步採集外部環境信息並在軟體主界面上顯示所採集信息。本實用新型通過DSP主控硬體界面或工控機軟體界面的操作對系統各硬體功能進行控制，對城市地下管道內部狀況檢測並在工程現場對採集的管道內部影像進行實時圖像和數據的編輯處理，達到工程現場就能實時採集數據和處理管道病害的使用要求。本實用新型解決了原有產品視頻解析度低、擴展能力差、人機界面操作不友好和實時圖像與數據編輯處理能力不足等問題，是輕便、智能化的模塊化檢測設備，結合現代計算機與CAN總線通訊技術，進行工程現場智能化數據採集，並向操作人員提供直觀的管道內部探測結果。本實用新型雖然以較佳實施例公開如上，但其並不是用來限定本實用新型，任何本領域技術人員在不脫離本實用新型的精神和範圍內，都可以做出可能的變動和修改。因此，凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本實用新型權利要求所界定的保護範圍之內 。
權利要求1.一種基於數位訊號處理的管道內部檢測系統(200)，其特徵在於，包括 主控機(201)； 操縱架(202)，通過電纜與所述主控機(201)相連接； 爬行器(203)，分別與所述主控機(201)和所述操縱架(202)相連接；以及 前端探頭(204)，與所述爬行器(203)相連接； 其中，所述主控機(201)包括 DSP視頻編輯處理單元(2010)； エ控機(2011)，與所述DSP視頻編輯處理單元(2010)相連接； 液晶顯示屏(2012)，與所述エ控機(2011)相連接； エ業CAN接ロ卡(2013)，與所述エ控機(2011)相連接； PWM電機驅動模塊(2014)，與所述DSP視頻編輯處理單元(2010)相連接； 燈光碟機動模塊(2015)，與所述DSP視頻編輯處理單元(2010)相連接； 升降臺驅動模塊(2016)，與所述DSP視頻編輯處理單元(2010)相連接； 第一 CAN總線收發器(2017)，分別與所述エ業CAN接ロ卡(2013)、所述PWM電機驅動模塊(2014)、所述燈光碟機動模塊(2015)和所述升降臺驅動模塊(2016)相連接； DSP主控制器(2018)，與所述第一 CAN總線收發器(2017)相連接；以及 鍵盤控制模塊(2019)，與所述DSP主控制器(2018)相連接。
2.根據權利要求I所述的管道內部檢測系統(200)，其特徵在於，所述操縱架(202)包括 長距離合成電纜(2020)； 測距模塊(2021)，與所述長距離合成電纜(2020)相連接；以及 第二 CAN總線收發器(2022)，與所述第一總線收發器(2017)相連接。
3.根據權利要求2所述的管道內部檢測系統(200)，其特徵在於，所述爬行器(203)包括 坡度傳感器模塊(2030)； 爬行器単元(2031)； 第三CAN總線收發器(2032)，分別與所述坡度傳感器模塊(2030)、所述爬行器単元(2031)和所述第一 CAN總線收發器(2017)與所述第二 CAN總線收發器(2022)相連接；以及 前端探頭控制模塊(2033)，與所述第三CAN總線收發器(2032)相連接。
4.根據權利要求3所述的管道內部檢測系統(200)，其特徵在於，所述前端探頭(204)包括 升降臺(2040)； 聲納探頭(2041)； 外部環境探頭(2042);以及 旋轉攝像頭(2043)； 其中，所述升降臺(2040)、所述聲納探頭(2041)、所述外部環境探頭(2042)以及所述旋轉攝像頭(2043)分別與所述前端探頭控制模塊(2033)相連接。
5.根據權利要求2至4中任一項所述的管道內部檢測系統(200)，其特徵在於，所述長距離合成電纜(2020)的長度為150米。
6.根據權利要求I所述的管道內部檢測系統(200)，其特徵在於，所述DSP視頻編輯處理單元(2010)、所述エ控機(2011)和所述液晶顯示屏(2012)組成所述管道內部檢測系統(200)的エ控計算機單元(205)，所述エ控計算機単元(205)位於ー控制機箱內。
專利摘要本實用新型提供一種基於數位訊號處理的管道內部檢測系統，包括主控機；操縱架，與主控機連接；爬行器，與主控機和操縱架連接；前端探頭，與爬行器連接；主控機包括DSP視頻編輯處理單元；工控機，與DSP視頻編輯處理單元連接；液晶顯示屏，與工控機連接；工業CAN接口卡，與工控機連接；第一CAN總線收發器，與工業CAN接口卡、PWM電機驅動模塊、燈光碟機動模塊和升降臺驅動模塊連接；DSP主控制器，與第一CAN總線收發器連接；鍵盤控制模塊，與DSP主控制器連接。本實用新型提供強大的管道內部影像編輯處理能力，並具有更友好的人機操作界面，能在工程現場實時記錄和處理管道病害。
文檔編號F17D5/06GK202371460SQ201120524489
公開日2012年8月8日 申請日期2011年12月14日 優先權日2011年12月14日
發明者丁旭偉, 吳德清, 曹晶, 胡仁昱, 胡瀧 申請人:中國電子科技集團公司第五十研究所